怎样发掘NAND Flash的IO机能

作者简介

吴忠杰

现任职务：Memblaze ?高级总监

NAND Flash芯片是组成SSD的根基存储单位，NAND Flash芯片工艺的成长、布局的变革将会敦促整个闪存存储财富的高速成长。在计划闪存存储体系的时辰，出格是在计划NAND Flash节制器、SSD盘可能卡的时辰，都必要深入的相识NAND Flash的操纵要领、接口呼吁及那时序。

一个NAND Flash芯片固然很是小，回收LGA可能TSOP的封装情势，可是，其内部布局还长短常伟大的。出格是跟着存储密度的不绝进步，NAND Flash内部抽象的观念也越来越多，譬喻Flash颗粒、Device、Die、Plane、Block和Page。颗粒就是我们凡是所看到的一个根基芯片封装颗粒；每个颗粒可以封装多个Device，每个Device可以当作是一个独立的Chip，拥有独立的节制、数据信号线；每个Device可以由多个Die组成，多个Die之间内部有独立的操纵寄存器、状态指示信号，对外的信号线是共享的；一个Die又可以分成多个Plane，每个Plane拥有独立的数据寄存器组，可以在必然环境下对多个Plane举办并发操纵；一个Plane可以分成多少个Block；每个Block又是一个独立的数据块擦除单位；一个Block最后又被分成许多个Page页，每个Page页是读写操纵的根基单位。

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以镁光的Flash芯片为例，MT29F32G芯片由一个Die组成，个中包罗两个Plane；MT29F64G芯片由两个Die组成，而且这两个Die别离归属为两个Device，每个Die包罗两个Plane。MT29F32G和MT29F64G芯片的Die根基单位布局可以描写如下：

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对付MT29F32G和MT29F64G芯片的地点信息可以界说如下表：

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对付镁光的MT29F128G芯片而言，因为存储密度晋升了，以是整个芯片由两个Device组成，每个Device包罗两个Die，每个Die容纳了两个Plane。MT29F128G芯片内部的根基存储单位Device的布局描写如下：

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MT29F128G的地点信息界说如下表：

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在相识到NAND Flash的内部布局之后，我们必要思索从软件层面怎样操作好NAND Flash的内部布局，从而晋升整体的IO机能。

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Plane单位拥有独立的数据寄存器，是否可以并发Plane操纵从而晋升IO机能呢？

以MT29F128G芯片为例，每个Die可以被分成2个物理Plane。每个Plane包括一个4314字节的数据寄存器，一个4314字节的数据Cache寄存器，以及一个由4K页组成的Block Array。因为两个Plane的数据寄存器是物理上独立的，因此，这两个Plane可以同时执行Program、Read和Erase操纵，通过这种方法可以晋升NAND Flash的体系IO机能。两个Plane同时读数据的时序图如下所示：

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从上面的时序图可以看出，两个Plane之间的并发操纵不是那么随意的。当必要从两个Plane同时读取数据的时辰，起首加载第一个Plane的地点信息，然后加载第二个Plane的地点信息，当两个地点信息都加载完毕之后，发出竣事呼吁30H。随后整个Die进入忙状态，R/B#信号置低。在Die处于忙状态时，无法对其举办任何操纵，在这个阶段，数据从NAND Flash介质中加载到两个Plane的寄存器中。当R/B#信号规复之后，可以读取两个Plane中的数据。

值得留意的是，第二个Plane中的数据读取必要06H-E0H呼吁的支持。从这点上来看，因为两个Plane只是独立了数据寄存器，共享了操纵寄存器，以是，不能很好的做到很是随意的数据并发。

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两个Plane的并发写操纵时序如下图所示：

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（编辑：湖南网）

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